行業概況
與其他行業相比,電子行業在環境影響方面被視為“清潔”行業。 儘管如此,電子零部件製造中使用的化學品以及產生的廢物造成了嚴重的環境問題,由於電子行業的規模,這些問題必須在全球範圍內加以解決。 印刷線路板(PWB)、印刷電路板(PCB)和半導體製造過程中產生的廢棄物和副產品是電子行業在污染防治、處理技術和回收/回收技術方面大力追求的領域.
在很大程度上,控制電子過程的環境足蹟的動機已經從環境推動力轉移到金融領域。 由於與危險廢物和排放相關的成本和責任,電子行業積極實施和開發環境控制,大大減少了其副產品和廢物的影響。 此外,電子行業已採取積極主動的方式將環境目標、工具和技術納入其具有環保意識的業務中。 這種主動方法的例子包括逐步淘汰 CFC 和全氟化物,開發“環境友好型”替代品,以及新興的“環境設計”產品開發方法。
PWB、PCB 和半導體的製造需要使用各種化學品、專門的製造技術和設備。 由於與這些製造過程相關的危害,化學副產品、廢物和排放物的適當管理對於確保行業員工的安全和保護他們所在社區的環境至關重要。
表 1、表 2 和表 3 概述了 PWB、PCB 和半導體製造過程中產生的主要副產品和廢物。 此外,表格還列出了環境影響的主要類型以及普遍接受的廢物流緩解和控制方法。 產生的廢物主要影響工業廢水或空氣,或成為固體廢物。
表 1. PWB 廢物產生和控制
工藝步驟 |
危險的 |
環境建議 |
Controls1 |
材料 |
與機身相同顏色 |
與機身相同顏色 |
與機身相同顏色 |
堆棧和引腳 |
重金屬/貴金屬 |
固體垃圾2 |
回收/回收 |
鑽孔 |
重金屬/貴金屬 |
固體垃圾2 |
回收/回收 |
去毛刺 |
重金屬/貴金屬 |
固體垃圾2 |
回收/回收 |
化學鍍 |
金屬 |
廢水 |
化學沉澱 |
Imaging |
溶劑類 |
空運 |
吸附、冷凝或 |
花紋電鍍 |
腐蝕性物質 |
廢水/空氣 |
pH值中和/空氣洗滌 |
剝離,蝕刻,剝離 |
氨 |
空運 |
空氣洗滌(吸附) |
阻焊層 |
腐蝕性物質 |
空運 |
空氣洗滌(吸附) |
焊料塗層 |
溶劑類 |
空運 |
吸附、冷凝或 |
鍍金 |
腐蝕性物質 |
空運 |
空氣洗滌(吸附) |
元件 |
溶劑類 |
空運 |
吸附冷凝或 |
1. 緩解控制的使用取決於特定位置的排放限制。
2. 固體廢物是指任何被丟棄的材料,無論其狀態如何。
工藝步驟 |
危險的 |
環境建議 |
Controls |
清潔 |
金屬(鉛) |
廢水 |
pH中和,化學 |
焊錫膏 |
焊膏(鉛/錫) |
固體垃圾 |
回收/回收 |
膠粘劑 |
環氧膠 |
固體垃圾 |
焚化 |
元件 |
塑料帶、捲軸和管 |
||
粘合劑固化和 |
|||
助焊劑 |
溶劑(IPA助焊劑) |
固體垃圾 |
回收 |
波峰焊 |
金屬(銲渣) |
固體垃圾 |
回收/回收 |
檢查和 |
金屬 |
固體垃圾 |
回收/回收 |
測試 |
報廢人口 |
固體垃圾 |
回收/回收 |
返工和 |
金屬(銲渣) |
固體垃圾 |
回收/回收 |
支持 |
金屬 |
固體垃圾 |
回收/焚燒 |
工藝步驟 |
危險的 |
環境建議 |
Controls |
光刻/蝕刻 |
溶劑類 |
固體垃圾 |
回收/回收/焚燒 |
氧化 |
溶劑類 |
固體垃圾 |
回收/回收/焚燒 |
興奮劑 |
毒氣(胂、 |
空運 |
用液體代替 |
化學氣相沉積 |
金屬 腐蝕性物質 |
固體垃圾 |
焚化 |
金屬化 |
溶劑類 |
固體垃圾 |
焚化 |
組裝和測試 |
溶劑類 |
固體垃圾 |
回收/回收/焚燒 |
清潔 |
腐蝕性物質 |
廢水 |
pH值中和 |
以下是 PWB、PCB 和半導體行業公認的減少排放的方法。 選擇的控制將根據工程能力、監管機構要求和廢物流的具體成分/濃度而有所不同。
廢水控制
化學沉澱
化學沉澱通常用於從廢水流出物中去除顆粒物或可溶性金屬。 由於金屬不會自然降解並且在低濃度下有毒,因此從工業廢水中去除它們是必不可少的。 金屬不易溶於水,因此可以通過化學方法從廢水中去除; 它們的溶解度取決於 pH 值、金屬濃度、金屬類型和其他離子的存在。 通常,廢物流需要將 pH 值調整到適當的水平以沉澱出金屬。 需要向廢水中添加化學品以努力改變溶解和懸浮固體的物理狀態。 通常使用石灰、苛性鹼和硫化物沉澱劑。 沉澱劑有助於通過沉澱物內的凝結、沉降或截留來去除溶解和懸浮的金屬。
廢水化學沉澱的結果是污泥的積累。 因此,開發了脫水工藝以通過離心機、壓濾機、過濾器或乾燥床來減輕污泥的重量。 然後可以將所得脫水污泥送去焚燒或填埋。
pH值中和
pH(氫離子濃度或酸度)是工業廢水的重要質量參數。 由於天然水體和污水處理操作中極端 pH 值的不利影響,工業廢水的 pH 值必須在從製造設施排放之前進行調整。 處理髮生在一系列水箱中,這些水箱被監測廢水流出物的氫離子濃度。 通常,鹽酸或硫酸用作中和腐蝕劑,氫氧化鈉用作中和腐蝕劑。 將中和劑計量加入廢水流出物中,以將排放物的 pH 值調節至所需水平。
在應用其他廢水處理工藝之前,通常需要調整 pH 值。 這些過程包括化學沉澱、氧化/還原、活性炭吸附、汽提和離子交換。
固體廢物控制
如果材料被丟棄或丟棄,則它們是固體廢物; 燃燒或焚燒; 在被遺棄之前或代替被遺棄之前積累、儲存或處理(美國聯邦法規第 40 條,第 261.2 節)。 危險廢物通常具有以下一種或多種特性:可燃性、腐蝕性、反應性、毒性。 根據危險材料/廢物的特性,使用各種方法來控制該物質。 焚燒是 PWB、PCB 和半導體製造過程中產生的溶劑和金屬廢物的常見處理方法。
焚化
焚燒(加力燃燒器)或熱銷毀已成為處理可燃和有毒廢物的流行選擇。 在許多情況下,可燃廢物(溶劑)被用作熱力和催化焚化爐的燃料來源(混合燃料)。 適當焚燒溶劑和有毒廢物可以使燃料完全氧化,並將可燃材料轉化為二氧化碳、水和灰燼,從而不會留下與殘留危險廢物相關的責任。 常見的焚燒類型是熱焚燒爐和催化焚燒爐。 焚燒方法類型的選擇取決於燃燒溫度、燃料特性和停留時間。 熱焚燒爐在高溫下運行,廣泛用於鹵代化合物。 熱能焚化爐的類型包括迴轉窯、液體噴射、固定爐床、流化床和其他先進設計的焚化爐。
催化焚燒爐通過催化劑床注入加熱氣流來氧化可燃材料(例如,VOC)。 催化劑床使表面積最大化,並且通過將加熱的氣流注入催化劑床,燃燒可以在比熱焚燒更低的溫度下發生。
廢氣排放
焚燒也用於控制空氣排放。 吸收和吸附也被使用。
吸收
空氣吸收通常用於洗滌腐蝕性氣體排放物,方法是讓污染物通過並將其溶解在非揮發性液體(例如水)中。 吸收過程的流出物通常被排放到廢水處理系統,在那裡進行 pH 值調節。
吸附
吸附是氣體分子粘附(通過物理或化學力)到另一種物質(稱為吸附劑)的表面。 通常,吸附用於從空氣排放源中提取溶劑。 活性炭、活性氧化鋁或矽膠是常用的吸附劑。
回收
可回收材料作為工業過程中的成分被使用、再利用或回收以製造產品。 材料和廢物的回收提供了有效解決特定類型廢物流(例如金屬和溶劑)的環境和經濟手段。 材料和廢物可以在內部回收,二級市場也可以接受可回收材料。 選擇回收作為廢物的替代品必鬚根據財務考慮、監管框架和回收材料的現有技術進行評估。
未來方向
隨著污染防治需求的增加以及工業界尋求具有成本效益的方法來解決化學品的使用和廢物問題,電子工業必須評估新的工藝和技術,以改進危險材料處理和廢物產生的方法。 末端方法已被環境技術設計所取代,環境問題在產品的整個生命週期中得到解決,包括:材料保護; 高效的製造運營; 使用更環保的材料; 廢品的回收、再生和回收; 以及許多其他技術,這些技術將確保對電子製造業的環境影響較小。 一個例子是在微電子行業的許多漂洗和其他處理步驟中使用了大量的水。 在缺水地區,這迫使該行業尋找替代品。 但是,必須確保替代品(例如溶劑)不會產生額外的環境問題。
作為 PWB 和 PCB 工藝未來發展方向的一個例子,表 4 展示了用於創造更環保的實踐和防止污染的各種替代方案。 確定了優先需求和方法。
表 4. 優先需求矩陣
優先需求(遞減 |
途徑 |
選定的任務 |
更高效的使用, |
延長電解壽命 |
延長洗澡時間的研究。 |
減少產生的固體廢物 |
開發和推廣 |
發展基礎設施以 |
建立更好的供應商 |
推廣供應商, |
開發一個模型危險 |
盡量減少影響 |
減少鉛焊料的使用 |
更改規格以接受 |
使用增材工藝 |
開發簡化, |
合作項目以 |
消除 PWB 中的孔污跡 |
開發無塗抹樹脂或 |
調查替代方案 |
減少用水量 |
發展用水 |
修改規格以減少 |
資料來源:MCC 1994。